本发明专利技术公开了一种基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法，属于氖气回收车间通风技术领域，包括构建输入层和隐藏层，结合随机梯度下降算法以及并行自动解码技术求解自动编码机的参数，求解出在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下氖气回收车间与氖气浓度以及通风网络风阻的函数表达式。本发明专利技术能够利用随机梯度下降算法结合并行自动编码解码机技术解决现有氖气回收车间通风量无法准确结合氖气浓度以及通风网络的风阻特性进行自动匹配的问题，结合现有的氖气回收车间通风历史数据求解氖气回收车间通风风阻在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下的数学表达式。种通风布置方式下的数学表达式。
【技术实现步骤摘要】
基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法
[0001]本专利技术涉及一种通风参数优化算法，特别是涉及一种基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法，属于氖气回收车间通风
技术介绍
[0002]氖气是一种无色无味且非易燃的稀有气体，该气体在高浓度时会导致空气中氧分压降低而引起工作人员窒息的危险，表现有呼吸加快、注意力不集中、共济失调，继而出现疲倦乏力、烦躁不安、恶心、呕吐、昏迷、抽搐，甚至死亡，所以在氖气回收车间进行氖气回收时，必须保证作业场所的氧气浓度不低于18％，氧气浓度低于18％的时候，必须给工作人员佩戴呼吸器、氧气呼吸器或者长管面具，因此，氖气回收车间的通风量就显得尤其重要，但是现有的氖气回收车间的通风系统无法根据氖气生产车间的氖气浓度以及通风网络的风阻特性对通风量进行自动调节，以避免氖气车间安全事故的发生。
[0003]作为一种无监督学习算法，自动编码机使用反向传播算法，将输入值作为目标输出，利用编码部分和解码部分将整体的数据关联性逼近一个恒等函数，使得目标输出的输入值无限接近实际输入值，能够方便发现数据中的特定结构，求解输入数据中的相关性进而得到数据的有效低维表示，对数据进行压缩，进行数据去除冗余信息后的特征表示，而并行自动解码技术则是选择反向传播学习和优化数据模型，目标函数的学习使用随机梯度下降算法以及基于Spark的高效并行自动编码机技术实现，能够提高算法运行的效率，在计算每条样本时，实时更新学习模型，尤其是面对海量数据的处理方面表现性能卓越，通过对自动编码机进行并行化，使之能够高效处理稀疏大数据，同时具备正常处理非稀疏数据能力，将其迁移到Spark分布式平台，面向稀疏数据进行针对性优化，使其大幅减少数据的输入和输出操作，提高算法运算效率。
[0004]因此本专利技术针对以上问题和以上技术手段，提出一种基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法，能够利用随机梯度下降算法结合并行自动编码解码机技术解决现有氖气回收车间通风量无法准确结合氖气浓度以及通风网络的风阻特性进行自动匹配的问题，结合现有的氖气回收车间通风历史数据求解氖气回收车间通风风阻在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下的数学模型，以便于针对不同形式的通风布置方式风阻和氖气回收车间的氖气浓度，实现氖气回收车间与对应氖气浓度以及通风网络风阻特性的自动匹配。
技术实现思路
[0005]本专利技术的主要目的是为了解决传统流体力学计算方法固定计算获得的氖气回收车间的通风量无法准确结合氖气浓度以及通风网络的风阻特性进行自动匹配的问题，而提供的一种基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法。
[0006]本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：
[0007]一种基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法，包括如下步骤：
[0008]A1.构建输入层和隐藏层数据样本：在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下，分别利用的氖气浓度以及通风网络风阻形成自动编码机的输入层，利用氖气回收车间形成自动编码器的隐藏层；
[0009]A2.基于随机梯度下降算法进行并行自动解码，求解自动编码机的参数；
[0010]A3.利用自动编码机的输出参数得出在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下氖气回收车间与氖气浓度以及通风网络风阻的函数表达式，在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下氖气回收车间与氖气浓度以及通风网络风阻的函数表达式分别为：
[0011](1)上送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量公式：
[0012][0013]式中：α记为氖气回收车间通风体积修正系数，β记为氖气回收车间高度修正系数，Q1记为上送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量，C
ws
记为氖气回收车间初始浓度测量值，C
aq
记为氖气浓度安全值，Q
cs
记为风机的初始风量，将风机出口处的风量记为风机的初始风量，f1记为上送下回通风布置方式下氖气回收车间通风网络的最不利管段的风阻；
[0014](2)侧送侧回通风布置方式下氖气回收车间的通风量公式：
[0015][0016]式中：Q2记为侧送侧回通风布置方式下氖气回收车间的通风量，f2记为侧送侧回通风布置方式下氖气回收车间通风网络的最不利管段的风阻，δ记为交汇风道修正系数，取368；
[0017](3)侧送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量公式：
[0018][0019]式中：Q3记为侧送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量，f3记为侧送下回通风布置方式下氖气回收车间通风网络的最不利管段的风阻，θ记为中心交汇点风力抵消系数，
[0020]取0.8。
[0021]作为本专利技术进一步的方法，A2中所述的随机梯度下降算法运算操作步骤如下：
[0022]S1.构建输入层和隐藏层数据样本：在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下，分别利用的氖气浓度以及通风网络风阻形成自动编码机的输入层，利用氖气回收车间形成自动编码器的隐藏层；
[0023]S2.对数据样本进行正向传播：设定输入数据组为n记为输入数据组的样本数量，利用作为非线性激活函数，将自动编码机的编码部分和解码部分的权值矩阵分别设为W1∈R
k
×
m
以及W2∈R
m
×
k
，其中m记为输入数据的维度，k记为隐藏层节点数目，自动编码机的编码部分和解码部分偏置顶分别记为b1∈R
k
×1以及b2∈R1×
k
，隐含层输出
设为设定指示器函数为自动编码机的编码部分和解码部分别设为与
[0024]S3.利用已求有输出分别求得各网络节点的残差：将输出误差设为E
out
，令将隐藏层输出误差记为E
h
，令
[0025]S4.利用已有残差分别计算网络模型各参数的梯度：将W1以及W2矩阵的更新值分别记为ΔW1和ΔW2，令以及以及
[0026]S5.更新自动编码器权值：令权值矩阵为W，权值更新值公式为W＝W+μ(x
in
ΔW
‑
αW)，式中μ记为步长，α记为正则化参数。
[0027]作为本专利技术进一步的方法，A2中基于随机梯度下降算法进行并行自动解码的步骤如下：
[0028]B1.初始化：设置给定输入设置数据步长为μ，给定自动编码器网络规模参数为size，系统初始随机数种子为τ，集群参与运算节点数目设为N
worker
，由主运算器将网络参数size、系统初始随机数种子τ进行分发，并根据实际情况，将x
in
随机划分为若干部分，分别派发给分支运算器，分支运算器根据主运算器下发的size来构建网络，τ来初始化矩阵；
[0029]B2.并行运算：在每个分支运算器中使用主运算器分发的数据分片，进行随机梯度下降算法运算操作，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法，其特征在于，包括如下步骤：A1.构建输入层和隐藏层数据样本：在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下，分别利用的氖气浓度以及通风网络风阻形成自动编码机的输入层，利用氖气回收车间形成自动编码器的隐藏层；A2.基于随机梯度下降算法进行并行自动解码，求解自动编码机的参数；A3.利用自动编码机的输出参数得出在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下氖气回收车间与氖气浓度以及通风网络风阻的函数表达式，在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下氖气回收车间与氖气浓度以及通风网络风阻的函数表达式分别为：(1)上送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量公式：式中：α记为氖气回收车间通风体积修正系数，β记为氖气回收车间高度修正系数，Q1记为上送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量，C
ws
记为氖气回收车间初始浓度测量值，C
aq
记为氖气浓度安全值，Q
cs
记为风机的初始风量，将风机出口处的风量记为风机的初始风量，f1记为上送下回通风布置方式下氖气回收车间通风网络的最不利管段的风阻；(2)侧送侧回通风布置方式下氖气回收车间的通风量公式：式中：Q2记为侧送侧回通风布置方式下氖气回收车间的通风量，f2记为侧送侧回通风布置方式下氖气回收车间通风网络的最不利管段的风阻，δ记为交汇风道修正系数，取368；(3)侧送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量公式：式中：Q3记为侧送下回通风布置方式下氖气回收车间的通风量，f3记为侧送下回通风布置方式下氖气回收车间通风网络的最不利管段的风阻，θ记为中心交汇点风力抵消系数，取0.8。2.如权利要求1所述的一种基于并行自动解码技术的氖气回收车间通风参数优化算法，其特征在于，A2中所述的随机梯度下降算法运算操作步骤如下：S1.构建输入层和隐藏层数据样本：在上送下回、侧送侧回以及侧送下回三种通风布置方式下，分别利用的氖气浓度以及通风网络风阻形成自动编码机的输入层，利用氖气回收车间形成自动编码器的隐藏层；S2.对数据样本进行正向传播：设定输入数据组为n记为输入数据组的样本数量，利用作为非线性激活函数，将自动编码机的编码部分和解码部分的权值
矩阵分别设为W1∈R
k
×
【专利技术属性】
技术研发人员：杨坤，张峰，涂鹏飞，王斌，
申请(专利权)人：安徽中科昊海气体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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